40. Біохімічна очистка фенольних вод

Біохімічні методи засновані на здатності мікроорганізмів окисляти феноли. Кінцевими продуктами біохімічного розкладання домішок, що містяться в стічних водах, є з'єднання вищого ступеня окислення — діоксид вуглецю (СО₂) і вода. Ці методи забезпечують глибоке очищення стічних вод в результаті розкладання фенолів.       Для біохімічного очищення фенольних вод використовують мікроорганізми двох видів: активний мул (або біологічну плівку) і культури спеціальних бактерій, призначених для руйнування певних компонентів, що забруднюють стічні води. Активним мулом є скупчення бактерій — зооглей, нитчастих, жгутикових, корненіжок, інфузорій, коловерток і ін. На установках з активним мулом кращі результати знефенолювання виходять після попереднього розчиненення фенольних стічних вод технічною водою або господарчо-побутовими водами. Вельми важливим чинником, що впливає на ефективність знефенолювання стічної води біохімічними методами, є концентрація в ній, крім фенолів, інших хімічних речовин: ціанидів, роданіду, сірководня і ін. Оскільки феноли руйнуються швидше за ці з'єднання, то для їх окислення кількість кисню, що подається з повітрям при аерації біологічного басейну, виявляється недостатньою. Це приводить до накопичення в одиниці об'єму рідини вказаних домішок і досягнення отруйної для мікробів концентрації, внаслідок чого руйнування фенолів сповільнюється або зовсім припиняється. Тому розведення стічних вод свіжою технічною водою (1 : 1) знижує концентрацію домішок в одиниці об'єму рідини і попереджає підвищення концентрації їх до отруйної для мікробів. Особливо небажаною домішкою є аміак, який окислюється значно швидше за феноли. Після очищення в біологічних басейнах стічні води направляють у вторинний відстійник для звільнення від осаду (біомаси), що утворюється, а потім — на сумісне очищення з побутовими водами. Для створення запасу мікроорганізмів, необхідного у разі виходу біологічного басейну з ладу, передбачені спеціальні резервуари з фенол- і роданруйнуючими мікробами. Зневоднення осаду здійснюється на дренажних майданчиках. Переваги методу: • Глибоке знефенолювання стічних вод, при якому ці води без жодної шкоди можуть бути спущені в струмки, річки і озера; • Якщо обробці піддаються тільки фенолвмісні стічні води підприємства, то можна домогтися достатньо повного усунення фенолів. Недоліки методу: • Оскільки очищенню може піддаватися лише вода з малим змістом фенолів, стічну воду доводиться розбавляти в п'ять разів і більш; • Раптові перевантаження не тільки повністю знищують весь ефект очищення, але викликають, як наслідок, також тривалий простій в роботі установки; • Всі біологічні методи чутливі до раптових змін у складі води; • Вартість споруди і експлуатації біологічних очисних установок дуже висока

41)Вибір технологічної схеми пом’якшення води

42 Натрій-катіонітовий метод пом'якшення води  Натрій-катіонітовий метод слід застосовувати для пом'якшення підземних вод і вод поверхневих джерел з мутністю не більше 5-8 мг / л і кольоровістю не більше 30 °. При натрій-катіонуванні лужність води не змінюється. При одноступінчастому натрій-катіонуванні загальна жорсткість води може бути знижена до 0,05-0,1 г-екв/м3, при двухступеневому - до 0,01 г-екв/м3. Об'єм катіоніту визначаємо з виразу:

W_кат =24·Q_зм·Т_вих /n_р·E_роб^Na, м³

де q_зм - годинна продуктивність установки; м³/год;

Т_вих -твердість вихідної води; моль-екв/ м³;

n_р - число регенерацій за добу; приймаємо n_р = 1…3;

E_роб^Na - робоча обмінна ємність катіоніта, моль-екв/ м³.

E_роб^Na = α_Na·β_Na ·Е_повн - 0,5·q_пит·Т_вих

де α_Na - коефіцієнт ефективності регенерації натрій-катіоніту, що враховує неповноту регенерації катіоніту при питомій витраті солі 200 г/моль-экв α_Na = 0,81;

β_Na - коефіцієнт, що враховує зниження обмінної ємності катіоніту по Ca2 + і Mg2 + внаслідок часткового затримання катіонітів Na +, приймається за табл. , в якій СNa - концентрація натрію в вихідній воді, г-екв/м3 (СNa = (Na +) / 23);

β_Na = 0,88 при С_Na/Т_вих= (Na⁺/ 23)/ Т_вих

Е_повн - повна обмінна ємність катіоніта; для сульфовугілля ,моль-экв/м³;

q_пит - питома витрата води на відмивання катіоніта; для сульфовугілля ,м³/м³. Площа катіонітних фільтрів першого ступеня Fк, м2, слід визначати за формулою   Fк = Wк / Нк, м². де Нк - висота шару катіоніту у фільтрі, яка приймається від 2 до 2,5 м (більшу висоту завантаження слід приймати при жорсткості води більше 10 г-екв/м3); Wк - визначається за формулою (6). Кількість катіонітних фільтрів першого ступеня слід приймати: робітників - не менше двох, резервних - один.

Швидкість фільтрування води через Катіоніт для напірних фільтрів першого ступеня при нормальному режимі не повинна перевищувати при загальній жорсткості води: до 5 г-екв/м3 - 25 м / год; 5-10 г-екв/м3 - 15 м / год; 10-15 г-екв/м3 - 10 м / ч. Втрату напору в напірних катіонітних фільтрах при фільтруванні слід визначати як суму втрат напору в комунікаціях фільтра, в дренажі і катіоніті. Втрату напору в фільтрі слід приймати за табл. У відкритих катіонітових фільтрах шар води над катіонітом слід приймати 2,5-3 м та швидкість фільтрування не більше 15 м / ч. Інтенсивність подачі води для розпушування катіоніту слід приймати 4 л / (с × м2) при крупності зерен катіоніту 0,5-1,1 мм та 5 л / (с × м2) при крупності 0,8-1,2 мм. Тривалість розпушування слід приймати 20-30 хв.

43 Розрахунок установки для Н-натрій-катіонування   Н-натрій-катіонітний метод слід приймати для видалення з води катіонів жорсткості (кальцію і магнію) і одночасного зниження лужності води. Цей метод слід застосовувати для обробки підземних вод і вод поверхневих джерел з мутністю не більше 5-8 мг / л і кольоровістю не більше 30 °. Пом'якшення води слід приймати за схемами: -паралельного Н-натрій-катіонування, що дозволяє отримати фільтрат загальною жорсткістю 0,1 г-екв/м3 із залишковою лужністю 0,4 г-екв/м3; при цьому сумарний вміст хлоридів і сульфатів у вихідній воді має бути не більше 4 г-екв / м3 і натрію не більше 2 г-екв/м3. -послідовного Н-натрій-катіонірованія з "голодною" регенерацією Н-катіонітних фільтрів; при цьому загальна жорсткість фільтрату склали 0,01 г-екв/м3, лужність - 0,7 г-екв/м3; Н-катіонування з "голодною" регенерацією і подальшим фільтруванням через буферні саморегенеруючі катіонітні фільтри; при цьому загальна жорсткість фільтрату буде на 0,7-1,5 г-екв/м3 вище некарбонатних жорсткості вихідної води, лужність фільтрату - 0,7-1 , 5 г-екв/м3. Катіонітні буферні фільтри допускається не передбачати, якщо не потрібно підтримки залишкової жорсткості, лужності та рН в строго певних межах. Слід передбачати можливість регенерації буферних фільтрів розчином технічної кухонної солі. Співвідношення витрат води, що подається на Н-катіонітние і натрій-катіонітні фільтри при пом'якшенні води паралельним Н-натрій-катіонуванням, слід визначати за формулами: витрата води, що подається на Н-катіонітні фільтри, м3 / год,   = q_пол (Щ_о - Щ_у)/(А + Щ_о);                                                  витрата води, що подається на натрій-катіонітние фільтри, м3 / год,       = q_пол - ,          де qпол - корисна продуктивність водень-натрій-катіонітние установки, м3 / ч;     и   - корисна продуктивність відповідно водень-катіонітних і натрій-катіонітних фільтрів, м3 / ч; Що-лужність початкової води, г-екв/м3; Щу - необхідна лужність зм'якшеної води, г-екв/м3; А - сумарний вміст в пом'якшеній воді аніонів сильних кислот (сульфатів, хлоридів, нітратів тощо), г-екв/м3.  Обсяг катіоніту Wн, м3, в водень-катіонітних фільтрах слід визначати за формулою                                                  (12)   Обсяг катіоніту WNa, м3, в натрій-катіонітних фільтрах слід визначати за формулою                                                      (13)   де Жo - загальна жорсткість пом'якшеної води, г-екв/м3 np - число регенераций кожного фільтра на добу, прийняте згідно з п. 14;   - Робоча обмінна ємність водень-катіоніту, г-екв/м3;    - Робоча обмінна ємність натрій-катіоніту, г-екв/м3; СNa - концентрація у воді натрію, г-екв/м3, що визначається згідно п. 15. Робочу обмінну ємність, г-екв/м3, Н-катіоніту слід визначати за формулою

 = a_нЕ_полн - 0,5q_удС_к,                                                     де Aн - коефіцієнт ефективності регенерації Н-катіоніту, що приймається за табл. 4; Ск - загальний вміст у воді катіонітів кальцію, магнію, натрію і калію, г-екв/м3; qуд - питома витрата води на відмивання катіоніту після регенерації, що дорівнює 4-5 м3 води на 1 м3 катіоніту; Еполн - паспортна повна обмінна ємність катіоніту в нейтральному середовищі, г-екв/м3.   При відсутності паспортних даних Еполн слід приймати згідно. Площа Н-катіонітних і натрій-катіонітних фільтрів Fн, м2, і FNa, м2, слід визначати за формулою Fн = WнНк; FNa = wNaНк, де Нк - висота шару катіоніту у фільтрі, м,. Втрату напору в Н-катіонітних фільтрах, інтенсивність розпушування та швидкість фільтрування.

. Кількість робочих Н-катіонітних і натрій-катіонітних фільтрів при цілодобовій роботі повинно бути не менше двох. Кількість резервнихН -катіонітних фільтрів слід приймати: один - при кількості робочих фільтрів до шести і два - при більшій кількості. Резервні натрій-катіонітні фільтри встановлювати не треба, але повинна бути передбачена можливість використання резервних Н -катіонітних фільтрів як натрій-катіонітних Регенерацію водень-катіонітних фільтрів слід приймати 1-1,5%-ним розчином сірчаної кислоти. Допускається розведення сірчаної кислоти до зазначеної концентрації водою безпосередньо перед фільтрами в ежекторі. Швидкість пропуску регенераційних розчинів сірчаної кислоти через шар катіоніту повинна бути не менше 10 м / год з наступною відмиванням катіоніту неумягченной водою, що пропускається через шар катіоніту зверху вниз зі швидкістю 10 м / ч. Відмивання повинна закінчуватися при кислотності фільтра, що дорівнює сумі концентрацій сульфатів і хлоридів у воді, що надходить на відмивання. Першу половину обсягу відмивної води слід направляти на нейтралізацію, в накопичувачі тощо, другу половину - в баки для розпушування катіоніту.   Для регенерації Н-катіонітних фільтрів при обгрунтуванні допускається застосування кислот соляної і азотної.   Витрата 100%-ної кислоти Рн, кг, на одну регенерацію Н-катіонітного фільтра слід визначати за формулою   Р_н = f_кН_к а_н/1000,                                                         де ан - питома витрата кислоти для регенерації катіоніту, г / г-екв, що визначається за рис. 2 в залежності від необхідної жорсткості фільтрату.

44. Загальні вимоги до пом'якшення води.Розрахунок установки для реагентного пом’якшення Пом'якшення води - це зниження її вихідної зумовленої присутністю у воді іонів кальцію Са2 + і магнію Mg 2 + Карбонатна жорсткість обумовлена ​​гідрокарбонатами Са і Mg (Са (НСО3) 2, Mg (HCO3) 2, СаСО3, MgCO3 Некарбонатная -. сульфатами і хлоридами (CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2. Відповідно до СанПІН для питного водопостачання жорсткість води не повинна бути більше 7 мг-екв / л. Для більшості виробничих процесів потрібно жорсткість води значно менше цієї величини (до 0,01 - 0,005 мг-екв / л). Методи пом'якшення води: • термічний; • реагентний (хімічний); • іонообмінний (катіонітние); • комбінований. Комбіновані методи пом'якшення води є поєднання реагентного і катіонітного або термічного і реагентного методів. В останньому випадку застосовують нагрів води і використовують реагентний метод, досягаючи при цьому більш глибокого пом'якшення води за рахунок зменшення розчинності СаСО3 і Mg (OH) 2 з підвищенням температури. Вибір методу пом'якшення води залежить від її якості, необхідної глибини пом'якшення і здійснюється з урахуванням техніко-економічних міркувань.